Однокорпусный тяговый электроагрегат

Однокорпусный тяговый электроагрегат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ОДНОКОРПУСНЫЙ ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОАГРЕГАТ, содержащий статор в виде двух коаксиально размещенных магнитопроводов, на которых установлены выходные обмотки, расположенный между ними ротор с равномерно размещенными на нем полюсами и обмотку возбуждения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и расширения области применения, ротор снабжен двумя группами полюсных наконечников, выполненными с различными коэффициентами полюсного перекрытия, установленными соответственно напротив внешнего и внутреннего магнитопроводов, и насьш(ающимися магнитньми шунтами, размещенными между соседними полюсными наконечниками одной группы, а обмотка возбуждения выполнена в виде (Л С катушек, установленных на полюсах.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

kWMOt

РЕСПУБЛИН

3(5D Н 02 К 19/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3551286/24-07 (22) 11.02.83 (46) 07.07.84. Бюл. № 25 (72) А.P. Лейбович, В. Е. Верхогляд, Э. Г. Евзикова, А. Э. Подгородецкий, В.В. Усенко и А.К. Дука (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода

"Электротяжмаш" им. В.И. Ленина (53) 621.313.322 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, № 589155, кл. Н 02 К 16/00, 1976.

2. Дополнительный патент Франции № 96156, кл. Н 02 К, 1972. (54) (57) 1 ° ОДНОКОРПУСНЫЙ ТЯГОВЫЙ

ЭЛЕКТРОАГРЕГАТ, содержащий статор в

„„SU„„1101980 A виде двух коаксиально размещенных магнитопроводов, на которых установлены выходные обмотки, расположенный между ними ротор с равномерно размещенными на нем полюсами и обмотку возбуждения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и расширения области применения, ротор снабжен двумя группами полюсных наконечников, выполненными с различными коэффициентами полюсного перекрытия, установленными соответственно напротив внешнего и внутреннего магнитопроводов, и насьш ающимися магнитными шунтами, размещенными между соседними полюсными наконечниками одной группы, а обмотка возбуждения выполнена в виде катушек, установленных на полюсах.

»01980

2. Электроагрегат по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что насыщающиеся магнитные шунты выИзобретение относится к электромашиностроению, в частности к агрегатам переменного тока, обеспечивающим питания нагрузок с различными параметрами по току и напряжению. 5

Известны однокорпусные электрические агрегаты с двумя якорями и с двумя йндукторами, размещенными коаксиально, что позволяет сократить общую длину машины 11. 50

Недостатком таких машин является увеличенный наружный диаметр.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является электрическая 55 машина со статором, в котором размещены коаксиально два якоря, обмотки которых имеют раздельное регулирование через выпрямительные блоки на тиристорах и генераторы управляющих 10 имнульсов, и с расположенным между якорными кольцами одним общим ротором, выполненным в виде консольно размещенного на валу остова с сердечниками полюсов возбуждения одноимен- 25 нополюсного индуктора. Обмотка индуктора размещена на замыкающем поток ротора участке ярма статора 5 23.

Недостатками известного устройства30 являются сложность системы регулирования выходных напряжений якорньпс обмоток, связанная с применением дополнительных полупроводниковых преобразователей, н соответственно мень-З> шая надежность системы в целом, неудовлетворительные массогабаритиые показатели вследствие применения одноименнополюсного индуктора, который требует выполнения дополни- 40 тельного участка ярма на статоре, замыкающего магнитный поток ротора, а также невозможность использования агрегата в ряде случаев из-за боль"

1 шой величины изменения выходного напряжения от нагрузки.

Целью изобретения является упрощение, улучшение массогабаритных полнены иэ термомагнитного материала, преимущественно кальмаллоя. показателей агрегата и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в однокорпусном тяговом электроагрегате, содержащем статор в виде двух коаксиально расположенных магнитопроводов и размещенный между ними ротор, содержащий равномерно расположенные по окружности сердечники полюсов, ротор снабжен двумя группами полюсных наконечников с различными коэффициентами полюсного перекрытия, установленными соответственно напротив внешнего н внутреннего магнитопроводов, и насыщающимися магнитными шунтами размещент ными мещцу соседними полюсными наконечиикаьа5 одной группы, а обмотка возбуждения выполнена в виде катушек, установленных на полюсах.

При этом насыщающиеся магнитные шунты выполнены иэ термомагнитного материала, преимущественно кальмаллоя.

На фиг.1 изображен предлагаемый электроагрегат, продольный разрез, на фиг.2 — индуктор, поперечный разрез; на фиг.З - график внешней характеристики тягового генератора, на фиг.4 — графики изменения магнитных потоков при нагрузке, на фиг. 5 и 6 — насыщающиеся магнитные шунты, варианты исполнения.

Устройство (фиг.1) содержит статор с якорем тягового генератора 1 с обмоткой 2, якорем генератора электроснабжения 3 с обмоткой 4 и индуктор, который содержит полюсы 5 с сердечниками 6, катушками 7 возбулдения и съемными наконечниками 8.

Полюсы 5 (фиг.2) крепятся к остову, включающему кольца 9, соединенные ребрами 10. Кольца 9 выполнены из немагнитной стали с целью исключения замыкания магнитного потока между полюсами 5 и посредством диска 11 закреплены консольно на залу 12

110

55 макс 1 75 20

Пмин

При этом напряжение генератора энергоснабжения должно оставаться практически постоянным (в пределах + 20X) .

Различные законы регулирования выходного напряжения тягового генератора и генератора энергоснабжения при одинаковой -н.с. возбуждения реализуются за счет следующих факторов.

Напряжению тягового генератора соответствует активная составляющая

3 ротора. На валу 12 закреплен также щеточно-контактный узел 13 с отводами

14 к катушкам 7 обмотки возбуждения.

Наконечники 15 выполнены заодно с сердечниками 6. Сердечники 6 крепятся к наконечникам 8 препежом 16.

Полюсные наконечники 8 и 15 выполнены с различными коэффициентами полюсных перекрытий aL и с(соответственно. Между наконечниками 8 установлены планки 17, служащие магнитными шунтами.

Полюсные наконечники могут быть выполненй зацело с магнитными шунтами иэ цилиндрической заготовки с последующей выфрезеровкой участков в зоне шунтов (фиг.5).

Магнитные шунты и поверхности полюсных наконечников могут выполняться эацело иэ цилиндрического кольца, устанавливаемого на поверхности ротора (фиг.б).

Электроагрегат работает следующим образом.

0сНоВНоА магнитный поток полюсов 75

5 замыкается якорями тягового генератора 1 и генератора энергоснабжения 3. На холостом ходу в зоне малых токов возбуждения магнитный поток якоря генератора энергоснабжения может замыкаться через магнитный шунт 17, минуя якорь тягового генератора 1, таким образом осуществляется возбуждение тягового генератора в режиме холостого хода. Сечение шунта 17 выбирается таким, что при номинальном режиме работы агрегата происходит насыщение шунта.

При работе тягового генератора по тяговой характеристике (фиг.3)

40 напряжение на его зажимах изменяется по гиперболическому закону U 3 const от У макс до Uмин э а ток соответ3мин до > макс (кри вая 18) 1980 4 магнитного потока (кривая 19,фиг.4), равная вектору полного магнитного потока эа вычетом части.потокосцепления, приходящейся на индуктивное сопротивление тягового генератора.

Напряжение на зажимах обмотки якоря генератора энергоснабжения практически соответствует полному

его магнитному потоку (кривая 20, фиг.4) .

Так как потокосцепление, приходящееся на индуктивное сопротивление обмоток якоря тягового генератора 1, возрастает с ростом тока, то изменение потока по кривой 19 происходит резче, чем по кривой 20. При нагруэке относительное изменение напряжения генератора меньше, чем изменение напряжения на выводах обмотки якоря тягового генератора. В результате при изменении магнитного потока тягового генератора в диапазоне

4макс

1,75-2,0 напряжение гене мин ратора энергоснабжения будет изменяться в диапазоне 1,5-1,75. э макс эмин

Установка магнитных масыщающихся шунтов 17 позволяет уменьшить изменение потока и выходного напряжения генератора энергоснабжения до велимакс чины э""кс * 1,2-1,4 при этом же эмин изменении напряжения тягового генератора, а выполнение магнитных насыщающихся шунтов из термомагнитного материала еще более стабилизирует выходное напряжение генератора энергоснабжения до величины эмин — 1,05-1,2 (кривая 21)..

Выполнение полюсных башмаков с различными коэффициентами полюсного перекрытия aL> и <СЕ и использование насыщающихся магнитных шунтов из термомагнитного материала, например кальмаллоя, имеющего точку Кюри в диапазоне 100-150 С, позволяет в режиме высшего напряжения, когда температура поверхности полюсов достигнет укаэанных значений, уравнять магнитные потоки внешнего (тягового) и внутреннего (энергоснабжения) якорей. В этом случае .коэффициент регулирования напряжения генератора энергоснабжения 3

1101980 где ЬФш — поток шунта в режиме низшего напряжения; — номинальный рабочий поток, т.е. значительно меньше, чем коэффициент регулирования напряжения тягового генератора Кр

Таким образом, при заданном законе регулирования н.с. возбуждения напряжение тягового генератора изменяется в диапазоне 1,7-2,0 U „, а напряжение генератора энергоснабжения всего на 5-20Х, что соответствует требованиям к допустимым колебаниям источника энергоснабжения (+20X).

Поскольку от величины амплитуды индукции (В „) в прямой зависимости находится индуктируемое напряжение в обмотке якоря, а следовательно, мощность машины, то при равных размерах активной части якоря и при равных электромагнитных нагрузках с якоря альтернативной машины может быть снята более чем в 2 раза большая мощность, нежели с такого же по размерам якоря пульсационной (одноименнополюсной) машины.

Следовательно, выполнение общего разноименнополюсного индуктора с двумя системами полюсных наконечников способствует уменьшению массогабаритных показателей, а выполнение полюсов с различными коэффициентами полюсных перекрытий о „ и с1 позволяет реализовать раздельное регулирование напряжений внешнего. (первого — тягового) и внутреннего (второго — энергоснабжения) якорей с различными коэффициентами регулирования К р и К р

Для усиления укаэанных свойств используется дополнительно система . насыщающихся термомагнитных шунтов.

1101980 амик

Фие. Ф

ВНИИПИ Заказ 4779/41 Тираж 667 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óèrîðîä, уд.Проектная, 4 мин

4Ъ8. J юж Рие. 7